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MOTEUR A PROPULSION A TUYERE.
La présente invention concerne un moteur à propulsion à tuyère comprenant un compresseur et une turbine, tous deux à plusieurs étages.
Suivant l'invention, au moins deux roues de compresseur, ainsi qu'au moins deux roues de turbine, juxtaposées, tournent en sens contraires.
La disposition adoptée peut être celle de deux arbres co-axiaux, tournant en sens contraires, sur lesquels sont calées les roues, tournant en sens contraires, et les éventuelles roues additionnelles, de compresseur ou de turbine, tournant dans le même sens. En outre, l'arbre externe en particulier peut dans sa longueur, être conçu au moins démontable, pour permettre de dimensionner l'arbre interne plus généreusement aux endroits exposés à de plus grands efforts et en particulier aux paliers. Il est possible de réaliser de façon entièrement indépendants les paliers de l'arbre interne et ceux de l'arbre externe, les uns étant par exemple placées aux deux extrémités du moteur à propulsion, tandis que les autres seraient situés plus vers l'intérieur.
On peut cependant faire reposer l'arbre externe entièrement sur l'arbre interne, tournant en sens contraire, ou bien, l'arbre interne ayant extérieurement au moins un appui fixe et l'arbre externe aussi au moi-ns un appui fixe extérieurement, ces deux arbres pourront, étant de sens contraires, avoir entre eux au moins un palier co-axial commun. L'huila servant au graissage des paliers peut provenir de l'extérieur, ou bien leur parvenir @ travers l'arbre interne ou l'arbre externe.
Pour faciliter l'écoulement de l'huile de graissage, l'arbre externe peut présenter une cavité ainsi que des orifices de sortie et des dispositifs d'écoulement appropriés, l'huile étant recueillie le long des parois d'un carter.
Afin de retenir l'huile sur les paliers, de l'air comprimé pour+ ra être envoyé aux joints, depuis l'un quelconque des étages du compresseur.
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Les deux arbres,interne et externe, sont maintenus chacun en un point au. moins, par un palier de butée à l'égard des sollicitations axiales.
Les roues de turbine, au nombre de deux au moins, tournant en sens contraires et portant chacune au moins une rangée d'ailettes, peuvent ne servir qu'à l'entrainement des roues de compresseur, suivant par exemple une disposition où l'arbre de turbine interne entraîne une ou plusieurs roues de compresseur axiales devant, entre ou après lesquelles sont disposées des ailettes directrices fixes, montées dans l'enveloppe externe du compresseur, tandis que l'arbre externe peut également entraîner une ou plusieurs roues de compresseur axiales devant, entre ou après lesquelles sont disposées des ailettes directrices fixes.
La disposition adoptée peut toutefois également être telle qu'en un point au moins du compresseur axial se trouvent juxtaposées une roue solidaire de l'arbre interne et une roue solidaire de l'arbre externe, ces deux roues axiales tournant alors en sens contraires. Ceci permet d'atteindre la seconde roue, traversée par le fluide de compression, des vitesses et des augmentations de compression plus élevées que dans une roue à ailettes axiales non précédée d'une roue axiale tournant en sens contraire. La vitesse de sortie du fluide hors de la seconde roue axiale, tournant en sens contraire, est également plus élevée, déterminant ainsi dans les ailettes directrices qui lui font suite, par transformation en pression de cette vitesse d'écoulement,une compression plus élevée.
Un compresseur axial ainsi conçu produit donc, avec un même nombre de roues à ailettes, davantage de pression qu' un compresseur ne comportant que des roues tournant dans le même sens.
Suivant une autre forme de réalisation de la présente invention, l'arbre de turbine interne, mis en mouvement par la roue de turbine externe qui comporte au moins une rangée d'ailettes, entraîne une ou plusieurs roues de compresseur axiales. Dans l'intervalle entre chacune de ces roues axiales ou bien autour d'elles,pourront être disposées des roues axiales entraînées par l'arbre de turbine externe et par la roue de turbine interne. Ces roues pourront porter, sur le pourtour de leurs ailettes, des éléments annulaires s'étendant au-dessus des ailettes des roues axiales qui tournent en sens inverses.
Ces éléments annulaires, qui seront de préférence en matériau extrêmement résistant, forment avec les ailettes et avec leurs prolongements internes qui, aux fins de renforcement et d'étanchéité, prennent appui sur l'arbre interne tournant en sens inverse, un ensemble résistant bien aux efforts centrifuges. Tous lesdits éléments annulaires pourront se visser l'un dans l'autre, en sorte de former ensemble un unique tambour. L'arbre externe pourra, entre la roue de turbine interne et les roues de compresseur, reposer sur un palier au moins, tandis que de l'autre côté du compresseur pourra être disposé un second palier fixe au moins, sur lequel prend appui le moyeu de la première roue de compresseur axiale, tournant avec la roue de turbine interne.
Intérieurement ou extérieurement à ce moyeu, l'arbre interne pourra lui aussi disposer de paliers, par exemple situés sensiblement aux mêmes points. L'arbre interne peut d'un autre côté prendre appui, derrière la dernière roue de turbine, sur la partie postérieure du bâti-moteur. Outre à entraîner des roues de compresseur, l'arbre interne pourra également entrainer une hélice à travers un réducteur. Suivant une variante de cette disposition, l'arbre interne et l'arbre externe pourront, chacun par un engrenage séparé, actionner chacun une hélice tournant en sens contraire. L'arbre interne et l'arbre externe de turbo-compresseur pourront, tout à fait indépendamment l'un de l'autre, avoir des vitesses périphériques optima.
Mais ils peuvent aussi, au contraire, se trouver liés ensemble de façon permanente ou temporaire, par exemple au moyen d'engrenages ou d'accouplements. Cette liaison peut être aisément réalisée, s'il's'agit d'entraîner en sens contraires deux hélices, en accouplant les deux réducteurs, par exemple au moyen de pignons.
Le tambour entourant les roues axiales de compresseur, au lieu d'être formé d'éléments annulaires vissés ensemble, pourra également être constitué par un capotage d'une seule pièce fixé directement ou par frettage par-dessus la rangée des roues axiales qu'entraîne la roue de turbine in-
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terne. Dans ce cas, le pourtour de ces roues axiales sera avantageusement réalisé cylindrique, de manière à faciliter la pose du frettage.
Au lieu de comporter des roues axiales, le compresseur pourra être muni, par exemple, d'ailettes radiales tournant les unes dans les autres.
Plusieurs exemples de réalisation de la présente invention sero décrits plus avant, référence étant faite aux dessins annexés; sur lesquels des chiffres ou des lettres;identiques ou équivalents désignent des parties identiques ou ayant les mêmes fonctions, et dans lesquels
Fig. 1 illustre la mise en oeuvre de l'invention dans le cas d'un moteur à propulsion à tuyère simple à compresseur et turbine tous deux du type axial ;
Fig. 2 représente un moteur à propulsion à tuyère simple suivant l'invention , comprenant un compresseur radial et une turbine radiale ;
Fig. 3 représente un moteur à propulsion à tuyère suivant l'in- ' vention, comprenant un compresseur axial et actionnant une hélice aérienne ;
Fig. 4 représente un moteur à propulsion à tuyère suivant l'invention, comprenant un compresseur axial et une turbine axiale à quatre étages, et actionnant deux hélices aeriennes tournant en sens contraires.
Sur toutes ces figures, la lettre A désigne l'enveloppe du moteur à propulsion à tuyère, la lettre B son entrée d'air, la lettre C les chambres de combustion, et la lettre D l'orifice de la tuyère.
Sur la Fig. l, la référence numérique 1 désigne la roue de turbi- ne interne, pourvue d'ailettes axiales 2. Cette roue 1 est calée sur l'élément d'arbre externe 3 moyennant une clavette 4. Cet élément d'arbre 3 reposé dans un palier 5 par ses coussinets 6 et 7. L'élément d'arbre 3 se visse dans un élément d'arbre 8 sur lequel sont montées, par exemple au moyen de cannelures, les roues de compresseur axiales 9,9', 9" et 9,"'. Cet élément d'arbre 8 est maintenu, à travers la couronne 10, d'ailettes directrices fixes, par la coussinet 11. Les projections d'huile en provenance du coussinet 11 sont recueillies par les carters de moyeu 12 et 13, aux fins d'évacuation.
A chacune des roues à ailettes axiales 14, 14', 14" et 14 " ' fait suite une couronne d'ailettes directrices fixes 15, 15', 15" et 15'''. La roue de turbine extérieure 30, portant les ailettes axiales 31, est calée sur l'arbre 32 moyennant la clavette 33 assurée par l'écrou 34. Cet arbre 32 s'appuie sur le palier 35 dudit élément d'arbre externe 3, et sur le palier 36 de l'élément exteme d'arbre 8, situé sensiblement au droit du palier 11 qui l'entoure.
Les références 37 et 38 désignent les joints à chicanes qui empêchent l'huile de s'échapper des l'espace compris entre les arbres 3,8 et 32. De l'air comprimé, provenant du compresseur, est fourni à ces joints à chicanes à travers des alésages non représentés. L'huile servant à la lubrification des paliers 35 et 36, quittant l'arbre 8 à travers les alésages 39, parvient dans le collecteur 40 pour être réutilisée après refroidissement et filtrage. La référence numérique 41 désigne un amortisseur de pression prévu pour absorber une partie de la poussée axiale exercée par le compresseur. La roue de turbine 1 comporte, elle aussi, un amortisseur 42 visant au même effet.
La couronne d'ailettes directrices 10 peut être réalisée en une ou deux parties, comme indiqué ci-joint. L'extrémité antérieure de l'arbre interne 32 porte un manchon 50 maintenu par une vis 51. Ce manchon 50 porte lui-même deux roues à ailettes axiales 52 et 52' munies d'ailettes axiales 53 et 53'.
Entre ces ailettes axiales, est intercalée une rangée d'ailettes directrices 54 fixées au carter A du moteur à propulsion. Les roues 52 et 52' tournent en sens contraire des roues 9,9',9" et 9 "'. En avant de la roue 52' est en outre placée une couronne 55, munie d'ailettes directrices 56, fixée à l'enveloppe A du moteur à propulsion. Cette courent ' fixe 55 porte en sa partie centrale un coussinet à billes 57 assurant le guidage de l'élément d'arbre 50 et par conséquent de l'arbre interne 32. La bague de roulement interne du coussinet à billes 57 est tenue appliquée par la vis 51 et le chapeau 58 contre le manchon 50 et par conséquent contre l'arbre 32. L'huile parvient
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aux paliers 57,35 et 36 par la tubulure 59 et la boîte à huile 60.
Les pa- liers 35 et 36 sont alimentés par des conduits 61 pratiqués dans l'arbre interne 32.
Dans un moteur à propulsion suivant la Fig. 1, l'air pénétrant en B traverse d'abord les ailettes directrices 56, puis successivement les autres étages du compresseur, avant de parvenir à la chambre de combustion C.
Il traverse ensuite les roues, tournant en sens contraires, de la turbine 2 et parvient en D à la tuyère où la poussée due à l'échappement des gaz pro- pulse en sens contraire l'aérodytie portant ledit moteur à propulsion. La division du travail dans la turbine à aubages tournant en sens contraires, la vitesse de rotation des aubages, leur incidence d'entrée et de sortie et leurs dimensions, sont choisies de manière à fournir des puissances cor- respondant le mieux possible aux besoins des roues de compresse à entraî- ner.
La Fig. 2 présente un moteur à propulsion simple comportant un compresseur radial à roues tournant en sens contraires, accouplé à une tur- bine, également radiale, dont les roues tournent dans des sens opposés. La référence numérique 1 y désigne la roue de turbine radiale, munie d'ailet- tes radiales 2. La roue 1 est calée sur l'arbre interne 3 au moyen de la cla- vette 4 assurée par l'écrou 4'. Périphériquement à la roue 1 tourne une se- conde roue radiale 30 munie d'ailettes radiales 31. Les gaz actionnant cette roue 30 proviennent des chambres de combustion C et sont guidés vers les ailettes 31 par des ailettes directrices fixes 31'. La roue de turbine 30 est munie d'un amortisseur 30' servant à réduire la pression axiale qui s'y exerce.
La roue 30 est fixée à l'arbre creux 8 qui est monté dans le carter 6 sur deux paliers 5 et 5'. La carter 6 est fixé à l'enveloppe A du moteur à propulsion. Le palier 5' est conçu pour résister à la poussée axia- le des roues calées sur l'arbre 8. L'arbre interne 3 prend appui en 7 et 7' sur l'arbre externe 8. Chacun de ces paliers porte, vers l'extérieur, un joint à chicanes 8' et 8" interposé entre l'arbre externe 8 et l'arbre inter- ne 3. L'huile sortant des arbres 7 et 7' parvient, à travers les orifices 8''', au carter d'huile 6 d'où elle sort par la tubulure 6' pour être réuti- lisée. Les paliers 5 et 5' sont isolés chacun de la turbine et du compres- seur respectivement par les joints à chicanes 51 et 52. La référence numé- rique 9 désigne la roue interne du compresseur radial, munie d'ailettes radia- les 10.
Périphériquement à cet aubage sont disposées d'autres ailettes radia- les 12 appartenant à une seconde roue de compresseur 11. La référence numé- rique 13 désigne le carter de compresseur, dans lequel un joint à chicanes 10' est monté extérieurement à un amortisseur 11'. La roue 11 est vissée sur l'arbre externe 8, tandis que la roue 9 est montée sur l'arbre interne 3, moyennant une clavette 40 assurée par l'écrou 41. A proximité de cette roue, l'arbre interne 3 entraîne également une pompe de graissage 42 dont l'huile, arrivant par la tubulure 43, parvient aux paliers internes 7 et 7' à travers un alésage 44 pratiqué au centre de l'arbre interne 3.
L'arbre interne 3 est axialement maintenu dans le corps de la pompe de graissage 42. Ce dispositif de lubrification peut également être combiné avec le démarreur 45 du moteur à propulsion.
Au lieu d'être actionné par une turbine radiale, le compresseur radial peut également être actionné par une turbine axiale, et réciproque- ment une turbine radiale peut entraîner un compresseur axial de type quel- conque.
Dans une forme de réalisation suivant la Fig. 3, la référence numérique.1 désigne la roue interne, à ailettes axiales 2 et 2', d'une tur- bine. Entre les ailettes 2 et 2' est intercalée une couronnne d'ailettes directrices fixes 2 . La roue de turbine 1 entraîne un arbre 8 reposant sur des paliers 5 et 5' fixés à enveloppe du moteur à, propulsion. L'arbre 8 porte à son extrémité antérieure une roue 9 munie d'un aubage 14 dont la périphérie comporte un élément annulaire 16. La roue de turbine postérieure 30 porte deux rangées d'ailettes axiales 31 et 31'-. entre lesquelles est disposée une couronne d'ailettes directrices fixes 31 . La roue de turbine 30
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entraîne l'arbre interne creux 32.
Cet arbre repose, à, son extrémité postéri- eure, sur un palier 6 où il est maintenu également en direction axiale. A son extrémité antérieure, l'arbre interne 32 prend appui sur le moyeu ,de,la roue 9 Cette roue est conçue de façon analogue à la roue 9 et porte un aubage axial 14 '''' se terminant par un élément annulaire 16
Entre la roue 9 et la roue 9 """ se succèdent cinq autres roues 9', 9",
9"', 9"", 9''' également conçues de façon analogue à la roue 9, qui portent cinq aubages axiaux 14', 14", 14''', 14''' et 14'''''' se terminant par cinq éléments annulaires 16', 16 " , 16"', 16'''' et 16""'. Tous ces éléments annulaires 16 à 16""", vissés ensemble,
forment un seul tambour auquel aboutissent vers l'extérieur les aubages 14 à 14""". Intercalés entre les aubages 14 à 14""" se succèdent également d'autres aubages 15,
15', 15", 15"', 15"" et 15 ''''' tournant en sens contraire. Ces auba- ges sont montés chacun sur une roue 17,17' 17", 17"', 17"", 17''''' et
17 """ pourvue chacune, en sa partie centrale, d'un moyeu permettant de la fixer sur l'arbre 32. Par contre, les roues 9', 9", 9''', 9"", 9""' ont un moyeu qui intérieurement n'atteint que le pourtour du moyeu des roues
17, 17', 17", 17'', 17"" et s'y raccorde par des joints à chicanes ser- vant à conserver la pression qui règne en avant et en arrière de chaque roue.
La machine comporte done deux séries d'aubages mutuellement intercalés, tour- nant en sens contraires, dont l'une, comprenant les roues 17 à 17''', tour- ne avec l'arbre interne 32, tandis que l'autre, qui comprend les roues 9 à 9""", est camée sur l'arbre 8. Il existe donc dans cette machine douze en- droits où intervient un changement du sens de rotation des aubes, ce qui permet, avec un nombre d'étages relativement faible, d'atteindre une pression élevée. En avant du premier aubage mobile 9""" se place une couronne 18 d'ailettes directrices fixes, montée dans l'enveloppe du moteur à propulsion dont les ailettes axiales 19 sont enveloppées d'un élément annulaire 20.
Dans cette couronne 18 est logé un palier à billes 21 sur lequel est monté le moyeu de la roue de compresseur 9""". Ce moyeu renferme aussi, comme on l'a vu, le palier 36 de l'arbre interne 32. Dans la forme de réalisation de l'invention ici considérée, cet arbre interne 32 entraîne au surplus, à travers au moins un réducteur 22, 23 une hélice 24.
Sur la fig. 4, la référence 1 désigne également la première roue de turbine, comportant deux rangées d'ailettes axiales 2 et 2' entre lesquelles est insérée une couronne d'ailettes directrices fixes 21. La roue de turbine 1 est calée sur l'arbre 8 porté par les paliers 5 et 5'. La référence 30 désigne la seconde roue de turbine, tournant en sens contraire, qui porte deux rangées d'ailettes axiales 31 et 31'. La référence 311 désigne la couronnne d'ailettes directrices fixes intercalée entre ces deux rangées d'ailettes mobiles. La roue 30 est calée sur l'arbre interne 32 que guide le palier denté 6. L'arbre externe 8 est solidaire de la dernière roue de compresseur 9 dont les ailettes 14 se terminent par un élément annulaire 16. Cet élément annulaire 16 entoure également la roue 17 portant les ailettes axiales 15.
Par son moyeu, cette roue 17 est calée sur l'arbre interne 32. La roue 17 est suivie d'une roue 9' à laquelle fait suite une roue 17' suivie elle-même d'une roue 9", d'une roue 17" et enfin d'une roue 9'''. La roue 9' porte un aubage axial 14', la roue 9" un aubage axial 14", et la roue 9 " ' un aubage axial 14" '. On a donc quatre roues à ailettas 9,9',9'',9''' tournant ensemble et réunies à leur périphérie, ayant entre elles trois roues 17,17' et 17" tournant en sens contraire. Les roues 17 et 17' portent, au contact des moyeux des roues 9 et 9', des joints qui ne laissent subsister que de faibles pertes de charge entre ces roues. Toutes les roues externes sont terminées par des éléments annulaires 16,16', 16" et 16'''.
Ces éléments annulaires 16 à 16"' sont vissés l'un sur l'autre. En avant de la roue 9'''. une couronnne d'ailettes directrices fixes 18, munie d'ailettes 19, est montée dans l'enveloppe du moteur à propulsion.
Dans cette couronnne 18 est logé un palier 21 dont l'un des éléments est constitué par le moyeu de la roue 9'''. L'arbre interne 32 s'appuie également à proximité et intérieurement au moyeu de la roue 9''', par exemple en 36.
Le moyeu de la roue 9 " ' se prolonge vers l'avant par une roue dentée 22 qui entraine, à travers la roue dentée de plus grand diamètre 23, l'arbre 25 sur lequel est calée l'hélice 24. L'extrémité antérieure de l'arbre
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interne 32, prolongée, porte également un pignon 22' entraînant une roue dentée 23' qui entraîne à son tour l'arbre creux 25' de l'hélice arrière 24' L'arbre 25' tourne en sens contraire de l'arbre 25. Ces deux arbres pourront être portés en 26 et 27 par des paliers montés sur le bâti du moteur à propulsion.
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TUBE PROPULSION MOTOR.
The present invention relates to a nozzle propulsion engine comprising a compressor and a turbine, both of which are multistage.
According to the invention, at least two compressor wheels, as well as at least two juxtaposed turbine wheels, turn in opposite directions.
The arrangement adopted may be that of two co-axial shafts, rotating in opposite directions, on which the wheels are wedged, turning in opposite directions, and any additional wheels, of the compressor or of the turbine, rotating in the same direction. In addition, the outer shaft in particular may in its length, be designed at least removable, to allow the inner shaft to be dimensioned more generously at places exposed to greater stresses and in particular at the bearings. It is possible to make the bearings of the internal shaft and those of the external shaft entirely independently, some being for example placed at the two ends of the propulsion engine, while the others would be located more inward.
However, the external shaft can be made to rest entirely on the internal shaft, rotating in the opposite direction, or else, the internal shaft having at least one fixed support on the outside and the external shaft also in me a fixed support on the outside, these two shafts may, being in opposite directions, have between them at least one common co-axial bearing. The oil used for lubricating the bearings can come from outside, or it can reach them through the internal or external shaft.
To facilitate the flow of lubricating oil, the outer shaft may have a cavity as well as suitable outlets and outlets, the oil being collected along the walls of a crankcase.
In order to retain the oil on the bearings, compressed air to + ra be sent to the seals, from any of the compressor stages.
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The two shafts, internal and external, are each held at a point at. less, by a thrust bearing with respect to axial loads.
The turbine wheels, at least two in number, rotating in opposite directions and each carrying at least one row of fins, can only be used to drive the compressor wheels, for example following an arrangement where the shaft of internal turbine drives one or more axial compressor wheels in front of, between or after which are arranged fixed guide vanes, mounted in the outer casing of the compressor, while the outer shaft can also drive one or more axial compressor wheels in front , between or after which are arranged fixed guide fins.
The arrangement adopted may however also be such that at least one point of the axial compressor is juxtaposed a wheel integral with the internal shaft and a wheel integral with the external shaft, these two axial wheels then rotating in opposite directions. This makes it possible to reach the second wheel, through which the compression fluid passes, higher speeds and compression increases than in an axial vane wheel not preceded by an axial wheel rotating in the opposite direction. The fluid outlet speed from the second axial wheel, rotating in the opposite direction, is also higher, thus determining in the guide vanes which follow it, by converting this flow speed into pressure, a higher compression.
An axial compressor thus designed therefore produces, with the same number of impellers, more pressure than a compressor comprising only impellers rotating in the same direction.
According to another embodiment of the present invention, the internal turbine shaft, set in motion by the external turbine wheel which comprises at least one row of fins, drives one or more axial compressor wheels. In the interval between each of these axial wheels or else around them, may be arranged axial wheels driven by the outer turbine shaft and by the internal turbine wheel. These wheels may carry, on the periphery of their fins, annular elements extending above the fins of the axial wheels which rotate in opposite directions.
These annular elements, which will preferably be made of an extremely resistant material, together with the fins and with their internal extensions which, for the purposes of reinforcement and sealing, bear on the internal shaft rotating in the opposite direction, form an assembly which is well resistant to centrifugal forces. All of said annular elements can be screwed into one another, so as to form together a single drum. The outer shaft may, between the internal turbine wheel and the compressor wheels, rest on at least one bearing, while on the other side of the compressor may be placed at least a second fixed bearing, on which the hub rests. of the first axial compressor wheel, rotating with the internal turbine wheel.
Internally or externally to this hub, the internal shaft may also have bearings, for example located substantially at the same points. The internal shaft can on the other hand be supported, behind the last turbine wheel, on the rear part of the engine frame. Besides driving compressor wheels, the internal shaft can also drive a propeller through a reduction gear. According to a variant of this arrangement, the internal shaft and the external shaft may, each by a separate gear, each actuate a propeller rotating in the opposite direction. The internal shaft and the external turbo-compressor shaft can, quite independently of one another, have optimum peripheral speeds.
But they can also, on the contrary, be linked together permanently or temporarily, for example by means of gears or couplings. This connection can be easily achieved, if it is a question of driving two propellers in opposite directions, by coupling the two reducers, for example by means of pinions.
The drum surrounding the axial compressor wheels, instead of being formed of annular elements screwed together, could also be constituted by a one-piece cowling fixed directly or by shrinking over the row of axial wheels that is driven the turbine wheel
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dull. In this case, the periphery of these axial wheels will advantageously be made cylindrical, so as to facilitate the fitting of the hooping.
Instead of comprising axial wheels, the compressor could be provided, for example, with radial vanes rotating one inside the other.
Several exemplary embodiments of the present invention will be described above, reference being made to the accompanying drawings; on which numbers or letters; identical or equivalent designate identical parts or having the same functions, and in which
Fig. 1 illustrates the implementation of the invention in the case of a single-nozzle propulsion engine with compressor and turbine both of the axial type;
Fig. 2 shows a single-nozzle propulsion engine according to the invention, comprising a radial compressor and a radial turbine;
Fig. 3 shows a nozzle propulsion engine according to the invention, comprising an axial compressor and operating an overhead propeller;
Fig. 4 shows a nozzle propulsion engine according to the invention, comprising an axial compressor and an axial turbine with four stages, and actuating two aerial propellers rotating in opposite directions.
In all these figures, the letter A designates the casing of the nozzle propulsion engine, the letter B its air inlet, the letter C the combustion chambers, and the letter D the orifice of the nozzle.
In Fig. 1, the reference numeral 1 designates the internal turbine wheel, provided with axial fins 2. This wheel 1 is wedged on the external shaft element 3 by means of a key 4. This shaft element 3 rests in a bearing 5 by its bearings 6 and 7. The shaft element 3 is screwed into a shaft element 8 on which are mounted, for example by means of splines, the axial compressor wheels 9, 9 ', 9 "and 9, "'. This shaft element 8 is held, through the crown 10, of fixed guide vanes, by the bearing 11. The oil projections coming from the bearing 11 are collected by the hub casings 12 and 13, for the purposes of 'evacuation.
Each of the axial vaned wheels 14, 14 ', 14 "and 14"' follows a ring of fixed guide vanes 15, 15 ', 15 "and 15". The outer turbine wheel 30, carrying the vanes axial 31, is wedged on the shaft 32 by means of the key 33 provided by the nut 34. This shaft 32 rests on the bearing 35 of said outer shaft element 3, and on the bearing 36 of the outer element d 'shaft 8, located substantially to the right of the bearing 11 which surrounds it.
The references 37 and 38 denote the baffled seals which prevent oil from escaping from the space between the shafts 3,8 and 32. Compressed air, from the compressor, is supplied to these baffle seals. through bores not shown. The oil used for lubricating the bearings 35 and 36, leaving the shaft 8 through the bores 39, arrives in the collector 40 to be reused after cooling and filtering. Reference numeral 41 denotes a pressure damper provided to absorb part of the axial thrust exerted by the compressor. The turbine wheel 1 also comprises a damper 42 aimed at the same effect.
The ring of guide vanes 10 can be made in one or two parts, as indicated below. The front end of the internal shaft 32 carries a sleeve 50 held by a screw 51. This sleeve 50 itself carries two axial vaned wheels 52 and 52 'provided with axial fins 53 and 53'.
Between these axial fins, is interposed a row of guide fins 54 fixed to the housing A of the propulsion engine. The wheels 52 and 52 'turn in the opposite direction of the wheels 9,9', 9 "and 9" '. In front of the wheel 52 'is also placed a crown 55, provided with guide vanes 56, fixed to the casing A of the propulsion engine. This fixed run 55 carries in its central part a ball bearing 57 ensuring the guiding of the shaft element 50 and therefore of the internal shaft 32. The internal bearing ring of the ball bearing 57 is held applied by the screw 51 and the cap 58 against the sleeve 50 and consequently against the shaft 32. The oil flows
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to the bearings 57, 35 and 36 by the pipe 59 and the oil box 60.
The bearings 35 and 36 are supplied by conduits 61 formed in the internal shaft 32.
In a propulsion engine according to FIG. 1, the air entering at B first passes through the guide vanes 56, then successively the other stages of the compressor, before reaching the combustion chamber C.
It then passes through the wheels, rotating in opposite directions, of the turbine 2 and arrives at D at the nozzle where the thrust due to the exhaust of the gases propels the aerodytie carrying said propulsion engine in the opposite direction. The division of labor in the turbine with blades rotating in opposite directions, the speed of rotation of the blades, their input and output incidence and their dimensions, are chosen so as to provide powers corresponding as best as possible to the needs of the blades. compress wheels to be driven.
Fig. 2 presents a single propulsion engine comprising a radial compressor with wheels rotating in opposite directions, coupled to a turbine, also radial, the wheels of which rotate in opposite directions. The numeral 1 y designates the radial turbine wheel, provided with radial fins 2. The wheel 1 is wedged on the internal shaft 3 by means of the key 4 provided by the nut 4 '. Peripherally to the wheel 1, a second radial wheel 30, provided with radial fins 31, turns. The gases actuating this wheel 30 come from the combustion chambers C and are guided towards the fins 31 by fixed guide fins 31 '. The turbine wheel 30 is provided with a damper 30 'serving to reduce the axial pressure exerted therein.
The wheel 30 is fixed to the hollow shaft 8 which is mounted in the housing 6 on two bearings 5 and 5 '. The housing 6 is fixed to the casing A of the propulsion engine. The bearing 5 'is designed to withstand the axial thrust of the wheels fixed on the shaft 8. The internal shaft 3 bears at 7 and 7' on the external shaft 8. Each of these bearings bears, towards the shaft. 'outside, a baffle seal 8' and 8 "interposed between the outer shaft 8 and the inner shaft 3. The oil leaving shafts 7 and 7 'reaches, through the orifices 8" ", at the oil sump 6 from which it exits through pipe 6 'to be reused. The bearings 5 and 5' are each isolated from the turbine and the compressor respectively by the baffle seals 51 and 52. The reference 9 designates the internal wheel of the radial compressor, fitted with radial fins 10.
Peripherally to this blading are arranged other radial fins 12 belonging to a second compressor wheel 11. Reference numeral 13 designates the compressor housing, in which a baffle seal 10 'is mounted externally to a damper 11. '. The wheel 11 is screwed onto the external shaft 8, while the wheel 9 is mounted on the internal shaft 3, by means of a key 40 provided by the nut 41. Close to this wheel, the internal shaft 3 also drives a lubricating pump 42, the oil of which, arriving via the pipe 43, reaches the internal bearings 7 and 7 'through a bore 44 made in the center of the internal shaft 3.
The internal shaft 3 is axially held in the body of the lubricating pump 42. This lubricating device can also be combined with the starter 45 of the propulsion engine.
Instead of being driven by a radial turbine, the radial compressor can also be driven by an axial turbine, and conversely a radial turbine can drive an axial compressor of any type.
In an embodiment according to FIG. 3, reference numeral 1 designates the internal impeller, with axial vanes 2 and 2 ', of a turbine. Between the fins 2 and 2 'is interposed a crown of fixed guide fins 2. The turbine wheel 1 drives a shaft 8 resting on bearings 5 and 5 'fixed to the casing of the propulsion engine. The shaft 8 carries at its front end a wheel 9 provided with a blading 14, the periphery of which comprises an annular element 16. The rear turbine wheel 30 carries two rows of axial fins 31 and 31'-. between which is arranged a ring of fixed guide vanes 31. The turbine wheel 30
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drives the hollow internal shaft 32.
This shaft rests, at its rear end, on a bearing 6 where it is also maintained in the axial direction. At its front end, the internal shaft 32 is supported on the hub, of the wheel 9 This wheel is designed in a similar way to the wheel 9 and carries an axial blading 14 '' '' terminating in an annular element 16
Between wheel 9 and wheel 9 "" "follow one another five other wheels 9 ', 9",
9 "', 9" ", 9' '' also designed analogously to wheel 9, which carry five axial blades 14 ', 14", 14' '', 14 '' 'and 14' '' '' ' ending with five annular elements 16 ', 16 ", 16"', 16 '' '' and 16 "" '. All these annular elements 16 to 16 "" ", screwed together,
form a single drum which ends outwardly the blades 14 to 14 "" ". Interposed between the blades 14 to 14" "" also follow one another other blades 15,
15 ', 15 ", 15"', 15 "" and 15 '' '' 'rotating in the opposite direction. These augers are each mounted on a wheel 17,17 '17 ", 17"', 17 "", 17 '' '' 'and
17 "" "each provided, in its central part, with a hub making it possible to fix it on the shaft 32. On the other hand, the wheels 9 ', 9", 9 "", 9 "", 9 ""' have a hub which internally only reaches the periphery of the wheel hub
17, 17 ', 17 ", 17", 17 "" and is connected thereto by baffle joints serving to maintain the pressure which prevails in front and behind each wheel.
The machine therefore comprises two series of mutually interposed blades, turning in opposite directions, one of which, comprising the wheels 17 to 17 '' ', turns with the internal shaft 32, while the other, which includes the wheels 9 to 9 "" ", is cameo on the shaft 8. There are therefore twelve places in this machine where a change in the direction of rotation of the blades occurs, which allows, with a number of stages relatively low, to reach a high pressure. In front of the first mobile vane 9 "" "is placed a ring 18 of fixed guide vanes, mounted in the casing of the propulsion engine, the axial fins 19 of which are enveloped ring element 20.
In this ring gear 18 is housed a ball bearing 21 on which is mounted the hub of the compressor wheel 9 "" ". This hub also contains, as we have seen, the bearing 36 of the internal shaft 32. In the embodiment of the invention considered here, this internal shaft 32 also drives, through at least one reduction gear 22, 23 a propeller 24.
In fig. 4, the reference 1 also designates the first turbine wheel, comprising two rows of axial fins 2 and 2 'between which is inserted a ring of fixed guide fins 21. The turbine wheel 1 is wedged on the shaft 8 carried. by steps 5 and 5 '. Reference 30 designates the second turbine wheel, rotating in the opposite direction, which carries two rows of axial fins 31 and 31 '. Reference 311 designates the crown of fixed guide fins interposed between these two rows of movable fins. The wheel 30 is wedged on the internal shaft 32 which guides the toothed bearing 6. The external shaft 8 is integral with the last compressor wheel 9, the fins 14 of which end in an annular element 16. This annular element 16 also surrounds the wheel 17 carrying the axial fins 15.
By its hub, this wheel 17 is wedged on the internal shaft 32. The wheel 17 is followed by a wheel 9 'which follows a wheel 17' itself followed by a wheel 9 ", a wheel 17 "and finally a 9" wheel. The wheel 9 'carries an axial blade 14', the wheel 9 "an axial blade 14", and the wheel 9 "'an axial blade 14"'. We therefore have four finned wheels 9.9 ', 9' ', 9' '' rotating together and joined at their periphery, having between them three wheels 17, 17 'and 17 "rotating in opposite directions. Wheels 17 and 17 'bear, in contact with the hubs of the wheels 9 and 9', seals which leave only slight pressure drops between these wheels. All the outer wheels are terminated by annular elements 16,16 ', 16 "and 16' ''.
These annular elements 16 to 16 "'are screwed one on the other. In front of the wheel 9" ", a crown of fixed guide fins 18, provided with fins 19, is mounted in the casing of the wheel. propulsion engine.
In this crown 18 is housed a bearing 21, one of the elements of which is constituted by the hub of the wheel 9 '' '. The internal shaft 32 also rests near and internally on the hub of the wheel 9 '' ', for example at 36.
The hub of the wheel 9 "'is extended forward by a toothed wheel 22 which drives, through the toothed wheel of larger diameter 23, the shaft 25 on which the propeller 24 is wedged. The front end of the tree
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internal 32, extended, also carries a pinion 22 'driving a toothed wheel 23' which in turn drives the hollow shaft 25 'of the rear propeller 24' The shaft 25 'rotates in the opposite direction of the shaft 25. These two shafts can be carried at 26 and 27 by bearings mounted on the frame of the propulsion engine.